JPH05232533A - 有機非線形光学材料 - Google Patents
有機非線形光学材料Info
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- JPH05232533A JPH05232533A JP3241992A JP3241992A JPH05232533A JP H05232533 A JPH05232533 A JP H05232533A JP 3241992 A JP3241992 A JP 3241992A JP 3241992 A JP3241992 A JP 3241992A JP H05232533 A JPH05232533 A JP H05232533A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 有機非線形光学材料に関し、非線形光学効果
の大きいポリマを提供することを目的とする。 【構成】 アミノ基をもつインドアニリン誘導体と、ビ
スフェノールＡエポキシ樹脂，ビフェニルエポキシ樹
脂，フェニルジグリシジルエーテル，ナフチルジグリシ
ジルエーテルなど二官能エポキシ樹脂との混合物を電場
を印加しながら加熱重合して得られることを特徴として
有機非線形光学材料を構成する。
の大きいポリマを提供することを目的とする。 【構成】 アミノ基をもつインドアニリン誘導体と、ビ
スフェノールＡエポキシ樹脂，ビフェニルエポキシ樹
脂，フェニルジグリシジルエーテル，ナフチルジグリシ
ジルエーテルなど二官能エポキシ樹脂との混合物を電場
を印加しながら加熱重合して得られることを特徴として
有機非線形光学材料を構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアミノ基をもつインドア
ニリン誘導体と二官能エポキシ樹脂とを反応させて得ら
れる二次非線形光学特性に優れたポリマに関する。
ニリン誘導体と二官能エポキシ樹脂とを反応させて得ら
れる二次非線形光学特性に優れたポリマに関する。
【０００２】大量の情報を迅速に処理する必要から光通
信が実用化されているが、将来の光通信においては光を
電気で制御する電気光学デバイスが中心的な役割を果た
すと期待されている。
信が実用化されているが、将来の光通信においては光を
電気で制御する電気光学デバイスが中心的な役割を果た
すと期待されている。
【０００３】この動作原理は屈折率の変化が電場の一次
に比例するポッケルス効果を用いるものであり、この効
果を利用して光偏光器，光スイッチ，光変調器などが作
られている。
に比例するポッケルス効果を用いるものであり、この効
果を利用して光偏光器，光スイッチ，光変調器などが作
られている。
【０００４】こゝで、ポッケルス効果は反転対称性をも
たないニオブ酸リチウム（LiNbO3)やタンタル酸リチウ
ム（LiTaO3) などの無機結晶について見ることができ、
デバイス化されているが、電気光学定数がそれ程には大
きくない以外に誘電率が大きく、信号の高速化には対応
できないと云う問題がある。
たないニオブ酸リチウム（LiNbO3)やタンタル酸リチウ
ム（LiTaO3) などの無機結晶について見ることができ、
デバイス化されているが、電気光学定数がそれ程には大
きくない以外に誘電率が大きく、信号の高速化には対応
できないと云う問題がある。
【０００５】そこで、誘電率が低く、且つ非線形光学効
果を示す材料としてメチルニトロアニリンや尿素のよう
な有機化合物結晶が注目された。然し、これらの有機結
晶は脆く、また弱くて扱いにくゝ、また薄膜化しにくい
などの問題がある。
果を示す材料としてメチルニトロアニリンや尿素のよう
な有機化合物結晶が注目された。然し、これらの有機結
晶は脆く、また弱くて扱いにくゝ、また薄膜化しにくい
などの問題がある。
【０００６】そこで、このような問題のない有機高分子
非線形材料が着目されている。
非線形材料が着目されている。
【０００７】
【従来の技術】有機非線形光学材料として極性分子を高
分子材料中に加え、分散された状態で電場を加えて配向
させた分散型電場配向ポリマがある。
分子材料中に加え、分散された状態で電場を加えて配向
させた分散型電場配向ポリマがある。
【０００８】このポリマは薄膜化が可能で、成膜プロセ
スが簡単であり、安価に形成できるなどの特徴を有する
ものゝ、配向緩和により徐々に非線形光学効果が失われ
ると云う問題があり、配向緩和を抑制する必要がある。
スが簡単であり、安価に形成できるなどの特徴を有する
ものゝ、配向緩和により徐々に非線形光学効果が失われ
ると云う問題があり、配向緩和を抑制する必要がある。
【０００９】なお、配向緩和を抑制したポリマとしてエ
ポキシ樹脂を非線形光学効果をもつジアミンで架橋させ
た例がある。(M.Eich 他：J Appl.Phys. 66, 3241,198
9) 然し、非線形光学効果を示さないエポキシ樹脂の重量比
率が大きいために、効果が大きくならないと云う問題が
あった。
ポキシ樹脂を非線形光学効果をもつジアミンで架橋させ
た例がある。(M.Eich 他：J Appl.Phys. 66, 3241,198
9) 然し、非線形光学効果を示さないエポキシ樹脂の重量比
率が大きいために、効果が大きくならないと云う問題が
あった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】二次の非線形光学効果
を示す材料として極性分子を含む共重合ポリマを作り、
このポリマをガラス転移温度以上の温度に加熱しながら
電場を加えて配向させた分散型電場配向ポリマが研究さ
れているが、電気光学定数が充分に高く、また安定した
材料は見出されていない。
を示す材料として極性分子を含む共重合ポリマを作り、
このポリマをガラス転移温度以上の温度に加熱しながら
電場を加えて配向させた分散型電場配向ポリマが研究さ
れているが、電気光学定数が充分に高く、また安定した
材料は見出されていない。
【００１１】そこで、電気光学定数が充分に高く、また
配向緩和が生じにくい分散型電場配向ポリマを実用化す
ることが課題である。
配向緩和が生じにくい分散型電場配向ポリマを実用化す
ることが課題である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題はアミノ基を
もつインドアニリン誘導体と、ビスフェノールＡエポキ
シ樹脂，ビフェニルエポキシ樹脂，フェニルジグリシジ
ルエーテル，ナフチルジグリシジルエーテルなど二官能
エポキシ樹脂との混合物を電場を印加しながら加熱重合
して得られることを特徴として有機非線形光学材料を構
成することにより解決することができる。
もつインドアニリン誘導体と、ビスフェノールＡエポキ
シ樹脂，ビフェニルエポキシ樹脂，フェニルジグリシジ
ルエーテル，ナフチルジグリシジルエーテルなど二官能
エポキシ樹脂との混合物を電場を印加しながら加熱重合
して得られることを特徴として有機非線形光学材料を構
成することにより解決することができる。
【００１３】
【作用】本発明はアミノ基をもつインドアニリン誘導体
と、二官能エポキシ樹脂との混合物を電場を印加しなが
ら加熱重合させるか、或いは電場を印加しながら二成分
を蒸着重合させて電場配向ポリマを形成するものであ
る。
と、二官能エポキシ樹脂との混合物を電場を印加しなが
ら加熱重合させるか、或いは電場を印加しながら二成分
を蒸着重合させて電場配向ポリマを形成するものであ
る。
【００１４】このようなポリマはエポキシ樹脂が形成す
るポリマ鎖の境界部に非線形光学効果をもつインドアニ
リン誘導体が側鎖の形で結合する構造をとるので、非線
形光学分子が結晶として析出することがない。
るポリマ鎖の境界部に非線形光学効果をもつインドアニ
リン誘導体が側鎖の形で結合する構造をとるので、非線
形光学分子が結晶として析出することがない。
【００１５】本発明に係るインドアニリン誘導体は非線
形光学効果発現の大部分を担うものであり、そのために
は二次非線形光学効果の指標である分子分極率（β) が
充分大きいことが必要である。
形光学効果発現の大部分を担うものであり、そのために
は二次非線形光学効果の指標である分子分極率（β) が
充分大きいことが必要である。
【００１６】そこで、アミノ基をもつインドアニリン誘
導体の代表的な材料であり、一般式（６）で表されるイ
ンドアニリン誘導体について、分子分極率（β) を求
め、基本的な非線形光学分子として知られているパラニ
トロアニリンと比較した。
導体の代表的な材料であり、一般式（６）で表されるイ
ンドアニリン誘導体について、分子分極率（β) を求
め、基本的な非線形光学分子として知られているパラニ
トロアニリンと比較した。
【００１７】
【化６】 その結果、一般式（６）で表されるインドアニリンの分
子分極率（β）は52×10-30esuであり、パラニトロアニ
リンの８×10-30esuに較べて格段に大きいことを確かめ
ることができた。
子分極率（β）は52×10-30esuであり、パラニトロアニ
リンの８×10-30esuに較べて格段に大きいことを確かめ
ることができた。
【００１８】なお、二次非線形光学効果は反転対称性の
ある物質では生じないので、ポリマの反転対称性を打ち
消すために混合物を加熱硬化させる際に電場配向を行な
い、非線形光学効果を生ずる分子の双極子モーメントを
揃える必要があり、電場印加法として、平行電極間に混
合物を介在させて行なう方法と、コロナ帯電を利用する
方法があるが、何れの方法を用いても容易に行なうこと
ができる。
ある物質では生じないので、ポリマの反転対称性を打ち
消すために混合物を加熱硬化させる際に電場配向を行な
い、非線形光学効果を生ずる分子の双極子モーメントを
揃える必要があり、電場印加法として、平行電極間に混
合物を介在させて行なう方法と、コロナ帯電を利用する
方法があるが、何れの方法を用いても容易に行なうこと
ができる。
【００１９】また、蒸着重合を行なう場合は、蒸着基板
に一対の平行電極を設けて電圧を印加する方法と、基板
を一方の電極とし、この上部に格子状の電極を設け、基
板面に垂直に電場を印加する方法があり、何れの方法を
用いても電場配向を行なうことができる。
に一対の平行電極を設けて電圧を印加する方法と、基板
を一方の電極とし、この上部に格子状の電極を設け、基
板面に垂直に電場を印加する方法があり、何れの方法を
用いても電場配向を行なうことができる。
【００２０】
実施例１：（請求項２対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（６）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（２）で表されるビスフェノール
Ａエポキシ樹脂を用い、１：１の当量比で混合した。
（６）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（２）で表されるビスフェノール
Ａエポキシ樹脂を用い、１：１の当量比で混合した。
【００２１】この混合物をN,N-ジメチルホルムアミド
（略称DMF)の中で150 ℃,50 時間反応させて付加反応を
行なった後、ポリマの30％DMF 溶液として0.2 μm のフ
ィルタを通して精製した。
（略称DMF)の中で150 ℃,50 時間反応させて付加反応を
行なった後、ポリマの30％DMF 溶液として0.2 μm のフ
ィルタを通して精製した。
【００２２】次に、金(Au)をガラス基板上に蒸着し、写
真蝕刻技術（フォトリソグラフィ)を用い、電極間隔10
μm で平行電極をパターン形成したガラス基板上に、こ
の溶液を1000rpm で30秒の条件でスピンコートして２μ
m の厚さに樹脂を被覆した。
真蝕刻技術（フォトリソグラフィ)を用い、電極間隔10
μm で平行電極をパターン形成したガラス基板上に、こ
の溶液を1000rpm で30秒の条件でスピンコートして２μ
m の厚さに樹脂を被覆した。
【００２３】次に、この基板を80℃で１時間加熱した
後、真空中に２日間放置して乾燥させた。次に、電極間
に500 Ｖの電圧を印加しながら100 ℃で２時間加熱して
電場配向しながら硬化させ、硬化終了後に電圧を印加し
たまゝ４℃／分の条件で室温まで下げて配向を終えた。
後、真空中に２日間放置して乾燥させた。次に、電極間
に500 Ｖの電圧を印加しながら100 ℃で２時間加熱して
電場配向しながら硬化させ、硬化終了後に電圧を印加し
たまゝ４℃／分の条件で室温まで下げて配向を終えた。
【００２４】次に、電気光学効果の測定はマッハーツェ
ンダ型干渉計に試料を置き、電場を印加したときの試料
の屈折率変化を干渉光の強度変化から検出する方法（M.
Sigelle 他：J.Appl.Phys.52,4199,1981記載) を用い、
光源として波長が632.8nm のHe-Ne レーザを用い、参照
試料としては電気光学定数r33 が30pm/VであるLiNbO3を
用い、この試料との比較により電気光学定数を求めた
が、その値は30pm/Vであった。 実施例２：（請求項３対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（６）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（７）で表されるテトラメチルル
ビフェニルエポキシ樹脂を用い、１：１の当量比で混合
した。
ンダ型干渉計に試料を置き、電場を印加したときの試料
の屈折率変化を干渉光の強度変化から検出する方法（M.
Sigelle 他：J.Appl.Phys.52,4199,1981記載) を用い、
光源として波長が632.8nm のHe-Ne レーザを用い、参照
試料としては電気光学定数r33 が30pm/VであるLiNbO3を
用い、この試料との比較により電気光学定数を求めた
が、その値は30pm/Vであった。 実施例２：（請求項３対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（６）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（７）で表されるテトラメチルル
ビフェニルエポキシ樹脂を用い、１：１の当量比で混合
した。
【００２５】以下、実施例１と同様にしてガラス基板の
上にスピンコートして樹脂膜を作り、電場配向しながら
硬化させてポリマを作り、同様な方法で電気光学定数を
求めたが、その値は32pm/Vであった。 実施例３：（請求項４対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（６）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（４）で表されるフェニルジグリ
シジルエーテルを用い、１：１の当量比で混合した。
上にスピンコートして樹脂膜を作り、電場配向しながら
硬化させてポリマを作り、同様な方法で電気光学定数を
求めたが、その値は32pm/Vであった。 実施例３：（請求項４対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（６）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（４）で表されるフェニルジグリ
シジルエーテルを用い、１：１の当量比で混合した。
【００２６】以下、実施例１と同様にしてガラス基板の
上にスピンコートして樹脂膜を作り、電場配向しながら
硬化させてポリマを作り、同様な方法で電気光学定数を
求めたが、その値は33pm/Vであった。 実施例４：（請求項５対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（６）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（５）で表されるナフチルジグリ
シジルエーテルを用い、１：１の当量比で混合した。
上にスピンコートして樹脂膜を作り、電場配向しながら
硬化させてポリマを作り、同様な方法で電気光学定数を
求めたが、その値は33pm/Vであった。 実施例４：（請求項５対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（６）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（５）で表されるナフチルジグリ
シジルエーテルを用い、１：１の当量比で混合した。
【００２７】以下、実施例１と同様にしてガラス基板の
上にスピンコートして樹脂膜を作り、電場配向しながら
硬化させてポリマを作り、同様な方法で電気光学定数を
求めたが、その値は32pm/Vであった。 実施例５：（請求項６対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（８）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（７）で表されるテトラメチルビ
フェニルエポキシ樹脂を用い、真空蒸着装置内を10-6to
rrに減圧した。
上にスピンコートして樹脂膜を作り、電場配向しながら
硬化させてポリマを作り、同様な方法で電気光学定数を
求めたが、その値は32pm/Vであった。 実施例５：（請求項６対応） アミノ基をもつインドアニリン誘導体として一般式
（８）で表されるインドアニリンを、また、二官能エポ
キシ樹脂として一般式（７）で表されるテトラメチルビ
フェニルエポキシ樹脂を用い、真空蒸着装置内を10-6to
rrに減圧した。
【００２８】
【化７】
【化８】 こゝで、蒸着基板としてアルミ(Al)の平行電極(電極間
隔10μm)がパターン形成してある石英基板を用い、基板
温度を30℃に保ち、電極間に200 Ｖを印加しながら蒸着
重合を行ない、この試料について実施例１と同様にして
電気光学定数を求めたが、その値は30pm/Vであった。 比較例１：ビスフェノールＡエポキシ樹脂とパラニトロ
アニリンを１：１当量比で混合し、この混合物を140
℃,30 分の処理を行なってプレポリマとした後、N,N-ジ
メチルホルムアルデヒドに溶解して20％溶液とし、0.2
μm のフィルタを通して精製した。
隔10μm)がパターン形成してある石英基板を用い、基板
温度を30℃に保ち、電極間に200 Ｖを印加しながら蒸着
重合を行ない、この試料について実施例１と同様にして
電気光学定数を求めたが、その値は30pm/Vであった。 比較例１：ビスフェノールＡエポキシ樹脂とパラニトロ
アニリンを１：１当量比で混合し、この混合物を140
℃,30 分の処理を行なってプレポリマとした後、N,N-ジ
メチルホルムアルデヒドに溶解して20％溶液とし、0.2
μm のフィルタを通して精製した。
【００２９】そして、実施例１と同様な方法で電気光学
定数を求めたが、その値は４pm/Vと少ない値であった。
定数を求めたが、その値は４pm/Vと少ない値であった。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、アミノ基をもつインド
アニリン誘導体と二官能エポキシ樹脂からなる混合物を
電場印加しながら加熱硬化させることにより、非線形光
学効果が大きい電場配向型非線形ポリマを得ることがで
きる。
アニリン誘導体と二官能エポキシ樹脂からなる混合物を
電場印加しながら加熱硬化させることにより、非線形光
学効果が大きい電場配向型非線形ポリマを得ることがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辰浦 智 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 吉村 徹三 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 下記一般式（１）記載のアミノ基をもつ
インドアニリン誘導体と、二官能エポキシ樹脂との混合
物を電場を印加しながら加熱重合して得られることを特
徴とする有機非線形光学材料。 【化１】 但し、Ｒ1 は水素(H) またはアルキル基[(CH2)m CH3] Ｒ2 は水素(H) またはアルキルアミノ基[(CH2)nNH2] m は０〜20 n は１〜20 - 【請求項２】 前記二官能エポキシ樹脂が下記一般式
（２）記載のビスフェノールＡエポキシ樹脂であること
を特徴とする請求項１記載の有機非線形光学材料。 【化２】 - 【請求項３】 前記二官能エポキシ樹脂が下記一般式
（３）記載のビフェニルエポキシ樹脂であることを特徴
とする請求項１記載の有機非線形光学材料。 【化３】 - 【請求項４】 前記二官能エポキシ樹脂が下記一般式
（４）記載のフェニルジグリシジルエーテルであること
を特徴とする請求項１記載の有機非線形光学材料。 【化４】 - 【請求項５】 前記二官能エポキシ樹脂が下記一般式
（５）記載のナフチルジグリシジルエーテルであること
を特徴とする請求項１記載の有機非線形光学材料。 【化５】 - 【請求項６】 前記アミノ基をもつインドアニリン誘導
体と、二官能エポキシ樹脂との反応を気相での蒸着重合
により行なうことを特徴とする請求項１記載の有機非線
形光学材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241992A JPH05232533A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 有機非線形光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3241992A JPH05232533A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 有機非線形光学材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05232533A true JPH05232533A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12358430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3241992A Withdrawn JPH05232533A (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 有機非線形光学材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05232533A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015141573A1 (ja) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | 富士フイルム株式会社 | 重合性非線形光学材料、非線形光学膜、光学素子、及び非線形光学膜の製造方法 |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP3241992A patent/JPH05232533A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015141573A1 (ja) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | 富士フイルム株式会社 | 重合性非線形光学材料、非線形光学膜、光学素子、及び非線形光学膜の製造方法 |
| JP2015179210A (ja) * | 2014-03-19 | 2015-10-08 | 富士フイルム株式会社 | 重合性非線形光学材料、非線形光学膜、光学素子、光変調素子、及び非線形光学膜の製造方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |